电源噪声滤波器的基本原理

电源噪声滤波器的基本原理

摘要：介绍了电源用的电磁干扰滤波器的基本原理、组成和特点，提出了电磁干扰滤波器的设计原则和应用方法

[1] 引言

随着现代科学技术的飞速发展，电子，电力电子，电气设备应用越来越广泛，它们在运行中产生的高密度，宽频谱的电磁信号充满整个空间，形成复杂的电磁环境。复杂的电磁环境要求电子设备及电源具有更高的电磁兼容性，于是抑制电磁干扰的技术也越来越受重视。接地、屏蔽和滤波是抑制电磁干扰的三大措施，下面主要介绍在电源中使用的EMI滤波器及其基本原理和正确地应用方法。

[2] 电源设备中噪声滤波器的作用

电子设备的供电电源，如220V/50Hz交流电网或115V/400Hz的交流发电机，都存在各式各样的EMI噪声，其中人为的EMI干扰源，如雷达、导航、通信等设备的无线电发射信号，会在电源线上和电子设备的连接电缆上感应出电磁干扰信号，电动旋转机械和点火系统，会在感性负载电路内产生瞬态过程和辐射噪声干扰，还有自然干扰源，比如雷电放电现象和宇宙中天电干扰噪声，前者的持续时间短但能量很大，后者的频率范围很宽。另外电子电路元器件本身工作时也

会产生热噪声等。

这些电磁干扰噪声，通过辐射和传导耦合的方式，会影响在此环境中运行的各种电子设备的正常工作。

另一方面，电子设备在工作时也会产生各种各样的电磁干扰噪声。比如数字电路是采用脉冲信号（方波）来表示逻辑关系的，对其脉冲波形进行付里叶级数分析可知，其谐波频谱范围很宽。另外在数字电路中还有多种复杂频率的脉冲串，这些脉冲串包含的谐波更丰富，频谱更宽，产生的电磁干扰噪声也更复杂。

各类稳压电源本身也是一种电磁干扰源，在线性稳压电路中，因整流而形成的单向脉冲电流也会引起电磁干扰，开关电源具有体积小，效率高的优点，在现代电子设备中应用越来越广泛，但因为它在功率变换时处于开关状态，本身就是很强的EMI噪声源，其产生的EMI噪声既有很宽的频率范围，又有很高的强度。这些电磁干扰也同样通过辐射和传导的方式污染电磁环境，从而影响其它电子设备的正常工作。

对电子设备来说，当EMI噪声影响到模拟电路时，会使信号传输的信噪比变坏，严重时会使要传输的信号被EMI噪声所淹没，而无法进行处理。当EMI噪声影响到数字电路时，会引起逻辑关系出错，

导致错误的结果。

对电源设备来说，其内部除了功率变换电路以外，还有驱动电路、控制电路、保护电路=输入输出电平检测电路等，电路相当复杂。这些电路主要由通用或专用集成电路构成，当受电磁干扰而发生误动作时，会使电源停止工作，导致电子设备无法正常工作。采用电网噪声滤波器可有效防止电源因外来电磁噪声干扰而产生误动作。

另外，从电源输入端进入的EMI噪声，其一部分可出现在电源的输出端，它在电源的负载电路中会产生感应电压，成为电路产生误动作或干扰电路中传输信号的原因。这些问题同样也可用噪声滤波器来加以防止。

在电源设备中采用噪声滤波器的作用如下：

[1] 防止外来电磁噪声干扰电源设备本身控制电路的工作。

[2] 防止外来电磁噪声干扰电源的负载的工作。

[3] 抑制电源设备本身产生的EMI。

[4] 抑制由其她设备产生而经过电源传输的EMI

开关电源本身在工作时以及电子设备处于开关工作状态时，都会在电源设备的输入端出现终端噪声，产生辐射及传导干扰，也会进入交流电网干扰其它的电子设备，所以必须采取有效措施加以抑制。在抑制

EMI噪声的辐射干扰方面，电磁屏蔽是最好的方式。而抑制EMI噪声的传导干扰方面，采用EMI滤波器是很有效的手段，当然应配合良好的接地措施。

在国际上各个国家都实行了严格的电磁噪声限制规则，如美国有FCC，德国有FTZ，VDE等标准。如电子设备不满足噪声限制规则，则产品不能出售和使用。

由于以上种种原因，在电源设备中必须要设计使用满足要求的电网噪声滤波器。

[3] EMI噪声和滤波器的类型

在电源设备输入引线上存在二种EMI噪声，共模噪声和差模噪声，如图1所示，把在交流输入引线与地

之间存在的EMI噪声叫作共模噪声，

它可看作为交流输入线上传输的电

位相等，相位相同的干扰信号，即图

1的电压V1和V2。而把交流输入引线之间存在的EMI噪声叫作差模噪声，它可看作在交流输入线传输的相位差180度的干扰信号，即图1中的电压V3，共模噪声从交流输入线流入大地的干扰电流，差模噪声是在交流输入线之间流动的干扰电流。对任何电源输入线上的传导EMI噪声，都可以用共模噪声和差模噪声来表示，并且可把

二种EMI噪声看作独立的EMI源来分别抑制。

在对电磁干扰噪声采取抑制措施时，主要应考虑抑制共模噪声，因为共模噪声在全频域特别在高频域占主要成分，而低频域差模噪声占比例较大，所以应根据EMI噪声的这个特点来选择适当的EMI滤波器。

电源用噪声滤波器按形式分为一体化式和分立式。一体化式是将电感线圈、电容器等封装在金属或塑料外壳中，分立式是在印刷板上安装电感线圈、电容器等，构成抑制噪声滤波器。到底采用哪种形式要根据成本、特性、安装空间等来确定。一体化成本高，特性较好，安装灵活。分立式成本较低，但屏蔽不好，可自由分配在印刷板上。

[4] 噪声滤波器的基本结构

电源EMI噪声滤波器是一种无源低通滤波器，它无衰减地将交流电传输到电源，而大大衰减随交流电传入的EMI噪声，同时又能有效地抑制电源设备产生的EMI噪声，阻止它们进入交流电网干扰其它电子设备。

单相交流电网噪声滤波器的基本结构如图2所示，它是由集中参数元件组成的四端无源网络，主要使用的元件是共模电感线圈L1，L2，

差模电感L3，L4，以及共模电容CY1，

CY2，和差模电容CX。若将此滤波器网络放在电源的输入端，则L1与CY1及L2与CY2分别构成交流进线上两对独立端口之间的低通滤波器，可衰减交流进线上存在的共模干扰噪声，阻止它们进入电源设备。共模电感线圈用来衰减交流进线上的共模噪声，其中L1和L2一般是在闭合磁路的铁氧体上同向卷绕相同匝数，接入电路后在L1，L2两个线圈内交流电流产生的磁通相互抵消，不致使磁芯引起磁饱和，又使这两个线圈的电感值在共模状态下较大，且保持不变。

差模电感线圈L3，L4与差模电容器CX构成交流进线独立端口间的一个低通滤波器，用来抑制交流进线上的差模干扰信号，防止电源设备受其干扰。

图2所示的电源噪声滤波器是无源网络，它具有双向抑制性能。将它插入在交流电网中与电源之间，相当于这二者的EMI噪声之间加上一个阻断屏障，这样一个简单的无源滤波器起到了双向抑制噪声的作用，从而在各种电子设备中获得广泛的应用。

[5] 噪声滤波器的主要设计原则

共模电感线圈使用的磁芯有环形，E形和U形等，材料一般采用铁氧体，环形磁芯适用于大电流小电感量，它的磁路比E形和U形长，没有间隙，用较少的圈数可获得较大的电感量，由于这些特点它具有较佳的频率特性。而E形磁芯的线圈泄漏磁通小，故当电感漏磁有可

能影响其它电路或其它电路与共模电感有磁耦合，而不能获得所需要的噪声衰减效果时，应考虑采用E形磁芯作共模电感。

差模电感线圈一般采用金属粉压磁芯，由于粉压磁芯适用频率范围较低，在几十kHz—几MHz，其直流重叠特性好，在大电流应用时电感量也不会大幅度下降，最适合作差模电感。

图中，电源噪声滤波器使用二种电容器，CX、CY1、CY2，它们在滤波器中的作用是不同的，还有不同的安全等级要求，因此其特性参数直接影响与滤波器的安全性能有关。

差模电容CX接在交流进线两端，它上面除加有额定交流电压外，还会叠加交流进线之间存在的各种EMI峰值电压。所以该电容的耐压及耐瞬态峰值电压的性能要求较高，同时要求该电容失效后，不能危及后面电路及人身安全。CX电容器的安全等级又分为X1和X2两类，X1类适用于一般场合，X2类适用于会出现高的噪声峰值电压的应用场合。

共模电容CY接在交流电进线与机壳地之间，要求它们在电气和机械性能上，应有足够大的安全余量，万一它们发生击穿短路，将使设备机壳带上危险的交流电，如设备的绝缘或接地保护失效，可能操作人员遭受电击，甚至危及人身安全。因此CY电容器的容量要进行限制，

使其在额定频率的电压下漏电流小于安全规范值。另外还要求有足够的耐压及耐瞬态高峰值电压的余量，并且万一发生电压击穿它应处于开路状态，而不会使设备机壳带电。

综上所述，在设计和选择电网噪声滤波器时，因为它们工作在高电压、大电流、恶劣的电磁干扰环境中，首先必须考虑所用电感器和电容器的安全性能，对于电感线圈、其磁芯、绕线的材料，绝缘材料和绝缘距离，线圈温升等都应予以重视。对于电容，其电容种类、耐压、安全等级、容量、漏电等都应优先考虑，特别要求选择经过国际安全机构安全认证的产品。

[6] 滤波器的安全性能参数

·滤波器与漏电流

电网滤波器漏电流定义为:在额定交流电压下滤波器外壳到交流进线任应一端的电流，如果滤波器的所有端口与外壳之间是完全绝缘的,则漏电流的值主要取决于共模电容CY的漏电流，即主要取决于CY 的容量。由于滤波器漏电流的大小，设计到人身安全，国际上各国对插都有严格的标准规定。对于是20V/50Hz交流电网供电，一般要求噪声滤波器的漏电流小于1mA。

·滤波器与试验电压

对于交流电网噪声滤波器，试验电压分为两种：一种是加在交流进线

两端，即线—线试验电压。若电感线圈及引线是良好的，它取决于电容器CX的耐压。另一种是加在交流进线任一端与机壳地之间，即线—地试验电压。它取决于CX的耐压。

漏电流和试验电压对是噪声滤波器的安全性能参数，是滤波器中电感线圈、绝缘和电容器CX、CY安全性能的具体体现，并且与设备及人身安全紧密相关。因此在电网噪声滤波器的设计、生产和使用中，都要加以重视，把这些技术参数的认证和检验放在首位。

[7] 滤波器的技术参数及正确使用

(1)插入损耗是噪声滤波器的重要技术参数之一，在设计和选用时应

予主要考虑。在滤波器的安全常规电气性能、环境及机械条件都满足要求时，应尽量选择插入损耗值大些。

插入损耗的定义如图3所示，当没

接滤波器时，信号源输出电压为V

点，当滤波器接入后，在滤波器的输

出端测得信号源的电压为V2。若信

号源输出阻抗与接收机输入阻抗相等，都是50Ω，则滤波器的插入损耗为：

IL=20log(V1/V2)

因为电源噪声滤波器能衰减共模噪声和差模噪声，所以它即有共模插入损耗，和差模插入损耗。

但在实际选用滤波器时，应注意产品手册给出的插入损耗曲线，都是按照标准规定，在其输入和输出阻抗都为50Ω条件下测得的。因为实际的滤波器两端阻抗不一定在全频率范围内是不是50Ω，所以它对EMI信号的衰减，并不等于产品手册中给出的插入损耗值。特别当使用安装不当时，还会远远小于标准给定的插入损耗值。

(2)电源噪声滤波器是一种具有互易性的无源网络。在实际应用中为使它有效地抑制噪声应合理配接。

按图4所示组合来选择滤波器的网

络结构和参考，才能得到较好的

EMI抑制效果。

当滤波器的输出阻抗与负载阻抗不

相等时，在此端口上会产生反射，

两个阻抗相差越大，端口产生的反射也越大。当滤波器两端阻抗都与外部阻抗不相等时，则EMI信号将在其输入和输出端产生反射。这时电源滤波器对电磁干扰噪声的衰减，就与滤波器固有的插入损耗和反射损耗有关，可利用这点更有效地抑制电磁干扰噪声。在实际设计

和选择使用EMI滤波器时，要注意滤波器阻抗的正确连接，以造成尽可能大的反射，使滤波器在很宽的频率范围内造成较大的阻抗失配，从而得到更好的电磁干扰抑制性能。

(3)在电源滤波器的实际应用中，要求其外壳与系统地之间有良好的电气连接，且应使地线尽可能短，因为过长的接地线会加大接地电阻和电感，而严重削减滤波器的共模抑制能力，同时也会产生公共接地阻抗耦合的问题。如图5所示，接地线过长，则滤波器输入和输出之间的公共耦合阻抗Zg也会过大，负载上电压为：

Vo=Vz+Vg=Vz+(Ii-Io)Zg --(2)

式中：Ii为滤波器交流输入电路的噪声电流。

Io为滤波器输出电路的噪声电流。

由（2）式可知，电磁干扰信号经过滤波器衰减后，在输出端的噪声电流大大小于输入端的噪声电流，即公共接地阻抗引起的压降（Ii-Io）Zg将很大，在Zg上将产生一个很高的电磁干扰电压，经过公共接地回路耦合到滤波器的输出端，从而大大减弱噪声滤波器对EMI噪声的抑制能力。

减小公共阻抗耦合的最好成绩办法，就是借

助设备的电磁屏蔽，把噪声滤波器的输入端

与输出端隔开，同时滤波器的接地线要尽量

短，这样既把滤波器输入端与输出端间存在

的电磁耦合降到最低程度，又不破坏设备的屏蔽结构对于电磁干扰噪声的抑制作用。

理想的电源噪声滤波器安装方式如图6所示。

(4)综上所述，电源噪声滤波器的使用应注意如下几点：

[1]滤波器应尽量靠近设备交流入口处安装，应使未经过滤波器的交流进线在设备内尽量短。

[2]滤波器中的电容器引线应尽量短，以免引线感抗和容抗在较低频率上产生谐振。

[3]滤波器接地线上有大的电流流过，会产生电磁辐射，应对滤波器进行良好的屏蔽和接地。

[4]滤波器的输入线和输出线不能捆扎在一起，布线时尽量增大其间距离，以减小它们之间的耦合，可加隔板或屏蔽层。

[8] 结语

电磁干扰滤波器的设计和选用，主要依据噪声干扰特性和系统电磁兼

容性的要求，在了解电磁干扰的频率范围，估计干扰的大致量级的基础上进行。首先要了解滤波器的使用环境（如使用的电压、负载电流、环境的温湿度、振动冲击、安装方式和位置等），要重点考虑其安全性能参数，因为关系到设备和人身安全。还要使滤波器对EMI噪声产生最佳的抑制效果。应根据接入电路的要求，以产生最大阻抗不匹配的原则来选择滤波器的网络结构和参数。为了获得最佳的电磁噪声衰减特性，滤波器应正确地安装在电子设备上。

滤波器基本知识

有源滤波器Active Filter(信号分离电路) 测量系统从传感器拾取的信号往往包含噪声和许多与被测量无关的信号，并且原始的测量信号经传输、放大、变换、运算及各种其它处理过程，也会混入各种不同形式的噪声，从面影响测量精度。 这些噪声一般随机性很强，很难从时域中直接分离，但限于其产生的机理，其噪声功率是有限的，并按一定规律分布于频率域中某一特定频带中。 滤波器（信号分离电路）：从频域中实现对噪声的抑制，提取所需要的信号，是各种测控系统中必不可少的组成部分。 对滤波器的要求：(1)滤波特性好；(2)级联特性好(输入，输出)； (3)滤波频率便于改变 滤波器举例： 心电信号的滤波：主要受到50Hz的工频干扰，采用50Hz陷波(带阻)滤波器。

一.滤波器的基本知识 ⒈按处理信号的形式分类：模拟:连续的模拟信号 (又分为：无源和有源) 数字：离散的数字信号。 ⒉理想滤波器对不同频率的作用： 通带内，使信号受到很小的衰减而通过。阻带内，使信号受到很大的衰减而抑制，无过渡带。

⒊按频谱结构分为5种类型： 滤波器对信号不予衰减或以很小衰减让其通过的频段称为通带；对信号的衰减超过某一规定值的频段称为阻带；位于通带和阻带之间的频段称为过渡带。根据通带和阻带所处范围的不同，滤波器功能可分为以下几种： 低通(Low Pass Filter) 高通(High Pass Filter) 带通(Band Pass Filter) 带阻(Band Elimination Filter) 全通(All Pass Filter)（理想）各种频率信号都

能通过，但不同的频率信号的相位有不同的变化， 一种移相器。 图2-2 按频谱结构分类的各种滤波器的衰减（1-幅频）特性 几个定义： (1)通带的边界频率：一般来讲指下降—3dB即对应的频率。 (2)阻带的边界频率：由设计时，指定。 (3)中心频率：对于带通或带阻而言，用f0或ω0表示。 (4)通带宽度：用Δf0或Δω0表示。 (5)品质因数：衡量带通或带阻滤波器的选频特性。定义为： Q=f0/Δf0或ω0/Δω0，Q值越高，选频性能越好。

电源滤波器基本知识

术语定义 1. 额定电压 EMI滤波器用在指定电源频率的工作电压（中国：250V, 50Hz，欧洲：230V, 50Hz;美国：115V, 60Hz） 2. 额定电流 在额定电压和指定温度条件下（常为环境温度40C）, EMI滤波器所允许的最大连续工作电流（Imax）。在其他环境温度下的最大允许工作电流是环境温度的函数，可用如下公式得出： 3. 试验电压 在EMI滤波器的指定端子之间和规定时间内施加的电压。试验电压分为两种，一种是加载在电源（或负载）端子之间，称为线-线试验电压;另一种是加载在电源（或负载）任一端与接地端（或滤波器金属外壳）之间，称为线-地试验电压。4. 泄漏电流 EMI滤波器加载额定电压后，断开滤波器的接地端与电源安全地线的条件下，测得接地端到电源（或负载）任一端间的电流，该值直接与接地电容的容量有关，可由如下公式得出： 其中 F为工作频率， C为接地电容的容量， V为线-地电压 5. 插入损耗 是衡量滤波器效果的指标。指的是在一定条件下，EMI滤波器对干扰信号的衰减能力。它用滤波器插入前信号源直接传送给负载的功率和插入后传送给负载的功率的对数来描述。在50Q系统内测试时，可用下式来表示： IL=20Lg（E0/E1） 其中，IL- 插入损耗（单位：dB） EO-负载直接接到信号源上的电压 E1-插入滤波器后负载上的电压

6. 气候等级指EMI滤波器的工作环境等级，按IEC规定应按以下方式标注： XX/XXX/XX 前 2 位数字代表滤波器的最低工作温度中间数字代表滤波器的最高工作温度后 2 位数字代表质量认定时在规定稳态湿热条件下的试验天数 7. 绝缘电阻 绝缘电阻是指滤波器相线，中线对地之间的阻值。通常用专用绝缘电阻表测试。 8. 电磁干扰（EMI） 电磁干扰经常与无线电频率干扰（RFI ）交替使用。从技术上来说，EMI指的是能量形式（电磁），然而RFI指的是噪声频率的范围。滤波器用以消除EMI和RFI 中的多余电磁能。 9. 频率范围 电磁能量的频率带宽常用赫兹（Hz,每秒循环次数），千赫（KHz,每秒循环千次数）表示。电源滤波器的典型频率范围在150kHz to 30MHz （超过30MHz即为辐射）10. 阻抗失配 为了达到更好的滤波效果，要使滤波器与它的源阻抗和负载阻抗失配。如图所示。 11. 工作频率 电源滤波器的工作频率标称值为50/60Hz（中国、欧洲等为50Hz;北美为60Hz）。然而，电源滤波器在直流或400Hz的情况下工作，并不会损害其效力。 二、滤波器的作用 1. 什么是射频干扰（RFI）？ RFI 是指产生在无线电通讯时，所用频率范围内的一种多余的电磁能。传导现象的频率范围介于10kHz到30MHN间；辐射现象的频率范围介于30MHz到1GHz间。 2. 为何要关注RFI？ 之所以必须考虑RFI，基于两点原因：（1）他们的产品必须在其工作环境下正常运行，然而该工作环境常常伴随有严重的R F I。（2）他们的产品不能辐射RFI，以确保不干扰对健康及安全都至关重要的射频（RF）通讯。法律已对可靠的RF 通讯做出了规定，以确保电子设备的RFI 控制。 3. 什么是RFI 的传播模式？

开关电源EMI滤波器典型电路

开关电源EMI滤波器典型电路 开关电源EMI滤波器典型电路 开关电源为减小体积、降低成本,单片开关电源一般采用简易式单级EMI滤波器,典型电路图1所示。图（a）与图（b）中的电容器C能滤除串模干扰,区别仅是图（a）将C接在输入端,图（b）则接到输出端。图（c）、（d）所示电路较复杂,抑制干扰的效果更佳。图（c）中的L、C1和C2用来滤除共模干扰,C3和C4滤除串模干扰。R为泄放电阻,可将C3上积累的电荷泄放掉,避免因电荷积累而影响滤波特性;断电后还能使电源的进线端L、N不带电,保证使用的安全性。图（d）则是把共模干扰滤波电容C3和C4接在输出端。 EMI滤波器能有效抑制单片开关电源的电磁干扰。图2中曲线a为加EMI滤波器时开关电源上0.15MHz～30MHz传导噪声的波形（即电磁干扰峰值包络线）。曲线b是插入如图1（d）所示EMI滤波器后的波形,能将电磁干扰衰减50dBμV～70dBμV。显然,这种EMI滤波器的效果更佳。

电磁干扰滤波器电路 电磁干扰滤波器的基本电路如图1所示。该五端器件有两个输入端、两个输出端和一个接地端,使用时外壳应接通大地 。电路中包括共模扼流圈（亦称共模电感）L、滤波电容C1～C4。L对串模干扰不起作用,但当出现共模干扰时,由于两 个线圈的磁通方向相同,经过耦合后总电感量迅速增大,因此对共模信号呈现很大的感抗,使之不易通过,故称作共模扼流 圈。它的两个线圈分别绕在低损耗、高导磁率的铁氧体磁环上,当有电流通过时,两个线圈上的磁场就会互相加强。L的 电感量与EMI滤波器的额定电流I有关,参见表1。需要指出,当额定电流较大时,共模扼流圈的线径也要相应增大,以便能 承受较大的电流。此外,适当增加电感量,可改善低频衰减特性。C1和C2采用薄膜电容器,容量范围大致是0.01μF～0.47μ F,主要用来滤除串模干扰。C3和C4跨接在输出端,并将电容器的中点接地,能有效地抑制共模干扰。C3和C4亦可并联在 输入端,仍选用陶瓷电容,容量范围是2200pF～0.1μF。为减小漏电流,电容量不得超过0.1μF,并且电容器中点应与大地接

微波谐振腔特性参数的计算和仿真

大连海事大学毕业论文 二0一一年六月

微波谐振腔特性参数的计算和仿真 专业班级：通信工程3班 姓名：张振北 指导教师：傅世强 信息科学技术学院

摘要 微波谐振腔其内部的电磁场分布在空间三个坐标方向上都将受到限制,均成驻波分布.微波谐振腔在微波电路中起着与低频LC振荡回路相同的作用,是一种具有储能和选频特性的谐振器件.这次主要研究矩形谐振腔和圆柱体谐振腔的特性参数的计算和仿真.计算时用VC++中的MFC编写一个小界面计算工具，当输入变量参数时，类似计算器形式直接输出计算结果，仿真所用软件为HFSS，对矩形谐振腔和圆柱谐振腔进行仿真，输入变量得出仿真结果并与上述结算结果进行比较。本文首先介绍了微波谐振腔的发展及前景和理论基础知识和MFC,Hfss等软件.然后分别进行了: 1.对金属谐振腔中特性参数的特性及计算方式进行深入探讨，学习其基本特 性与基本分析方法。 2.矩形谐振腔和圆柱谐振腔特性参数的计算在小界面计算方式方式下表示， 并举例输入变量得出计算结果。 3.用Hfss微波技术仿真软件对矩形谐振腔和圆柱谐振腔仿真,与之前的结 果进行比较。 4.在小界面计算工具在输入不同尺寸，内部填充不同材料，以及用铜，铁， 铝等材料作为谐振腔表面材料等多种情况下计算，得出不同结果，并用仿 真软件对矩形及圆柱谐振腔仿真，两组数据比较并得出结果。 本文主要研究金属谐振腔中矩形谐振腔及圆柱谐振腔特性参数的特性及计算方法，对其特性参数的特点，计算方式进行深入研究，然后运用编程软件对其编程，得到一个便捷的计算工具，并对矩形及圆柱谐振腔仿真，计算结果与仿真结果比较来判别计算工具的实用性与便捷性。 关键词：金属谐振腔，特性参数，MFC，小界面，Hfss，仿真

开关电源类产品介绍

随着开关电源类产品的日益增多，电磁兼容设计成为开关电源开发过程中至关重要的一个环节，相应的电磁兼容标准也成为开关电源类产品必须满足的性能指标。高频开关电源是严重的电磁干扰源，很多情况下需对其安装EMI电源滤波器。传统的滤波器设计方法计算繁琐、设计过程复杂、研发时间长。为了提高滤波器性能和缩短开发时间，本文针对DC-DC开关电源介绍了一种简单且效果良好的滤波器设计方法。本文在阐述开关电源电磁干扰基本特点的基础上，提出了电源传导加固技术。文中阐述了EMI电源滤波器的基本原理、拓扑结构、设计原则和滤波器件的高频特性，分析了网络理论及其在EMI电源滤波器设计中的应用。本文以某一航空产品中的DC-DC开关电源项目为依托，设计EMI电源滤波器。通过了解开关电源需要满足的电磁兼容标准，测试分析其电磁干扰信号特点，提出滤波器性能指标。利用网络理论设计分析滤波电路，通过编程实现对滤波电路参数的设计。建立滤波器插入损耗仿真模型，编写仿真程序，对设计结果进行分析，最后通过实际测试，验证设计方法的J下确性。同时，在EMI电源滤波器设计的基础上，对滤波器进行了拓展功能的电路设计，主要针对开关动作所引起的浪涌电压。通过讨论应用于EMI电源滤波器中的软磁铁氧体材料的特性，提出了铁氧体磁芯的选择原则和应用方法，同时讨论了主要滤波器件的选择和设计。深入研究EMI电源滤波器在工程设计中的关键技术及滤波器封装技术，并提出封装过程测试方法及工程应用时安装使用应注意的主要问题。 随着开关电源的迅速发展和广泛应用,它们引起的电磁泄露和电磁辐射问题越来越严重。电源EMI滤波器作为开关电源的辅助器件,可以有效地抑制开关电源中的传导干扰。无源元件的高频非理想特性使无源EMI滤波器高频特性变差,而无源元件同样影响有源EMI滤波器的高频特性。因此对EMI滤波器高频特性的研究具有现实意义。对于无源EMI滤波器,本文研究了几种改善自感寄生参数的方法的有效性,分析了元件间的互感耦合和电容的自感寄生参数分别对π型共模滤波器的影响。提出利用部分互感耦合改善电容的自感寄生参数的优化措施。对于有源EMI滤波器,本文分析了一种有源EMI滤波器在分别连接纯电阻、感性和容性负载时的插损,分析了反馈环路中各个模块的作用和影响。最后,对有源EMI滤波器注入环节中的电容进行了改进,改善了它的高频特性。 本文首先介绍了利用傅立叶变换估算开关电源噪声频谱的方法,接着分别论

-逆变器输出滤波器计算-

输出滤波器的计算 一、滤波器选择的部分指标 （1）逆变电源的空载损耗是逆变电源的重要指标之一。空载损耗与空载时滤波器的输入电流有关，电流越大，损耗越大，原因有以下两个方面：一方面，滤波器的输入电流越大，逆变开关器件上的电流越大，逆变器的损耗就越大；另一方面，空载时滤波器的输入电流也流过电抗器及电容器，电流增大也会使电抗器及电容器的损耗增大。所以从限制空载电流的角度来讲，空载时滤波器的输入电流不能太大。一般的，空载时滤波器的输入基波电流不能超过逆变电源的额定输出电流的30%。 设I m 表示空载时输入滤波器的输入基波电流的有效值，U 0表示输出电压基波的有效值，Wo 为基波角 频率， 则由图1可得： 00Im CU ω= （1） 有上式可知，空载时滤波器输入基波电流的大小与C 成正比。所以从限制逆变电源空载损耗的角度来讲，LC 滤波器的电容之不能太大。 （2）逆变电源对非线性负载的适应性指标 逆变电源对非线性负载的适应性是衡量逆变电源性能优劣的重要指标。非线性负载之所以会引起逆变电源输出电压波形的畸变，是因为非线性负载时一种谐波电流源，它产生的谐波电流在逆变电源输出阻抗上产生谐波压降，从而引起输出电压波形畸变。可见逆变电源的输出阻抗直接关系着逆变电源对非线性负载的适应性，输出阻抗越小，逆变电源的输出阻抗直接关系着逆变电源对非线性负载的适应性，输出阻抗越小，逆变电源对非线性负载适应性越好。 开环时逆变电源的输出阻抗就是LC 滤波器的输出阻抗，根据公式LC L Z 201ωω?= （2）

在L 、C 乘积恒定时，L 越小，则输出阻抗值越小。 当逆变电源采用电容电流及电压瞬时值反馈控制方案时，可以得到和开环时相同的结论。 综上说述可以得到以下两点结论： 1）在L 、C 之积恒定时，L 越小，逆变电源的输出阻抗越小，逆变电源对非线性负载的适应性越好； 2）L 越小，越不容易出现过调制，逆变电源对非线性负载的适应性越好。、 （3）在采用同步调制控制方式的逆变电源中，频率为（2ωs -ω0）的谐波是逆变器输出PWM 波中复制最高的谐波，它对输出电压的波形影响最大。输出电压中，只要频率为（2ωs -ω0）的谐波符合要求，则其他高次谐波含量均能符合要求。所以在这种情况下设计LC 滤波器是，只需考虑滤波器对（2ωs -ω0）频率谐波的衰减。 二、输出LC 滤波器的计算 2.1综述 一般说来，空载与负载相比，空载时电压中的频率（2ωs -ω0）的谐波含量是最大的，根据公式： )(*)1(1*2)2(1222200απββπωωJ N Q N b HF s ++=? （3） 式中C L R Q L //=；00/)2(ωωω?=s N ；LC 20ωβ=；E U b /20=；2 2)1(/ββα?+=Q b ；)(1απJ 为1阶的Besset 函数，计算比较繁琐。 空载时，)2(00ωω?s HF 可表示为： )(*11*2)2(1 200απβπωωJ N b HF s ?=? （4） 式中：00/)2(ωωω?=s N ；LC 20ωβ=；E U b /20=；βα?=1b 。 对式（4）进行分析，可得空载时)2(00ωω?s HF 的特性如下： a ，当逆变电源输入电压增大时，输出电压中的频率为 )2(0ωω?s 的谐波的谐波含量将增大。

《机械滤波器知识》word版

国外机械滤波器的简介 向天明 一九四七年阿德来在美国“电子学”杂志上发表了矩形片状机械滤波器以来，由于它具有一般滤波器不及的优点，因此得到各国有关人员重视。49～52年四年发展很快，53年在美国就有商品问世。美国、日本、西德、苏联等国都先后公布了自己的机械滤波器有关资料和样品。用得最多的是在100～600KHz频段的中频带通滤波器，因为56年起晶体及频率综合技术的发展，解决了单边带通信的根本问题，使单边带通信技术迅速发展。这样，对中频带通滤波器提出了高的要求。人们认为，在这个频段里机械滤波器有着比晶体滤波器的优越性，甚至有人说机械滤波器在接收机中“出尽了风头”。与此同时其他无线电、有线电通讯设备、测量仪器、遥控遥测中都广泛地使用，对减小这些设备的体积、提高性能起到了相当重要的作用。 一、几个国家的机械滤波器的特点 1.美国 有代表性的，一家是无线电公司主要生产圆棒纵振和圆棒扭振机械滤波器，换能器采用磁致伸缩金属丝或磁致伸缩铁氧体。另一家是柯林公司他生产圆盘弯曲振动机械滤波器、换能器采用磁致伸缩镍金属丝。这两家公司制作的机械滤波器加工都比较精细，性能比较高，使用温度范围比较宽。一般地说，滤波器使用温度范围在－40℃～＋85℃频率温度系数为2×10－6/℃。换能器频率温度系数在2×10－5/℃左右。他们都不太轻易使用压电换能器，近来也在一些产品中采用压电换能器，但是相当谨慎的。 2.西德 以德律风振为例主要生产扭振棒状机械滤波器，换能器常用铁氧体换能或压电换能，其他形式换能也有。 3.日本 除中频滤波器外，低频机械滤波器形式很多，而且随时发表新结构，应用范围也很广。但无论那种形式的机械滤波器几乎都采用压电换能。总的来看，零件制作都较粗糙，使用温度范围都较窄，频率温度系数较大。一般使用温度在－10℃～＋60℃或更窄些，频率温度系数5×10－6/℃左右，甚至更差些。换能器用的压电陶瓷的频率温度系数为50×10－5/℃。

EMI电源滤波器基本介绍

EMI电源滤波器基本介绍 电磁干扰（EMI）电源滤波器（以下简称滤波器）是由电感、电容组成的无源器件。实际上它起两个低通滤波器的作用，一个衰减共模干扰另一个衰减差模干扰。它能在阻带（通常大于10KHz）范围内衰减射频能量而让工频无衰减或很少衰减地通过。EMI电源滤波器是电子设备设计工程师控制传导干扰和辐射电磁干扰的首选工具 （一）EMI电源滤波器部分技术参数简介 插入损耗 滤波器的插入损耗是不加滤波器时从噪声源传递到负载的噪声电压与接入滤波器时负载上的噪声电压之比。插入损耗衡量EMI电源滤波器电 性能的重要参数，用下式表示： IL＝20logEo/ E 式中:Eo------不加滤波器时，负载上的干扰噪声电平。 E ------接入滤波器后，同一负载上的干扰噪声电平。 干扰方式有共模干扰和差模干扰两种，其定义为： 共模干扰：叠加于火线（P）、零线（N）和地线（E）之间的干扰电压。差模干扰：叠加于火线（P）和零线（N）之间的干扰电压。 插入损耗测量最重要的一点是一致性，供方与客户应均采用同样的测量手段。EFT采用的方法如下： 用频谱分析仪，或调频接收机或跟踪发生器，很容易测量插入损耗。不带滤波器是建一个零dB参考点。然后插入滤波器，记录在所需频率范围内提供的衰减。

对于电源线滤波器，我们感兴趣的是两种不同模式的衰减： 共模（CM）-信号存在于两侧的线（火线及中性线）对地。 差模（DM）-信号存在于一侧的线对线。 相应的，我们可以研究CM插入损耗或DM插入损耗，或者两者同时研究。 对于共模，火线及中性端子处于同一电位（相同的量值及相位），可以认为是并联的，CM电流在这组线及共线（地）之间流动。将滤波器两侧的火线与中性线各接到一起（图1），以测量CM插入损耗。 图1 CM插入损耗测量 对于差模，火线及中性端子量值相同，但相位相反。电流仅在火线与中性线之间流动。DM插入损耗是用50Ω，180°电源分离器来测得，如图2所示。 图 泄漏电流：滤波器的泄漏电流是指在250VAC的电压下，火线和零线与

开关电源电路详解图

开关电源电路详解图 一、开关电源的电路组成 开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。 开关电源的电路组成方框图如下： 二、输入电路的原理及常见电路 1、AC 输入整流滤波电路原理： ①防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1 组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3 会烧毁保护后级电路。 ②输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。 ③整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。

2、DC 输入滤波电路原理： ①输入滤波电路：C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、C4 为安规电容，L2、L3为差模电感。 ② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。在起机的瞬间，由于C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。 三、功率变换电路 1、MOS管的工作原理：目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET（MOS管），是利用半导体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态，所以输入电阻可以大大提高，最高可达105欧姆，MOS管是利用栅源电压的大小，来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。 2、常见的原理图： 3、工作原理： R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2组成缓冲器，和开关MOS管并接，使开关管电压应力减少，EMI减少，不发生二次击穿。在开关管Q1关断时，变压器的原边线圈易产生尖

飞机交流电源测频电路低通滤波器的设计与仿真

电子设计工程 Electronic Design Engineering 第23卷Vol.23第2期No.22015年1月Jan.2015 收稿日期：2014-01-09 稿件编号：201401070 作者简介：党媚（1980—），女，陕西西安人，硕士，教师。研究方向：电气自动化专业。 交流电源是大、中型飞机普遍采用的一次电源类型，频率是交流电源一项重要的物理参数，也是评价交流电源电能质量的重要内容之一。在系统运行的过程中，既要保证频率在规定的范围之内，还要在频率超出规定的范围时按要求停止向用电负载供电，从而保护电源设备和用电负载免受危害。然而飞机所处的电磁环境非常复杂，电源系统极易受到电磁干扰的影响，而使测频电路的输入信号中混入高频噪声，导致测频结果产生较大的误差，或者出现频率跳变的现象。在某型机交流电源地面模拟试验的过程中就出现了反复的频率跳变问题，虽然没有导致交流电源频率保护动作，但可以想象，在机上复杂的电磁环境中，尤其是在战时强电磁干扰的条件下，后果不可忽视，轻者将使系统性能降级，重者可能导致交流电源因保护误动作而失效，甚至危机飞行安全。因而，实时、准确地获取系统频率信息成为交流电源系统安全、可靠运行的关键环节。 1原因分析及解决思路 某型飞机是采用脉冲计数法计算系统频率的。该方法首 先将被测信号的波形变换为方波后，向方波中填充计数脉冲进行计数，最后根据计数脉冲的个数和计数脉冲的周期计算被测信号的频率。经分析发现，引起频率产生跳变的原因是测频电路中的过零比较器在信号过零点附近因误触发而翻转，这正是在测频电路的输入信号中混入了高频噪声所致。 为消除或有效减小电磁干扰的影响，保证测频结果的准确性，在被测信号输入过零比较器之前应滤除混入电路中的高频噪声[1]，这里选择三阶巴特沃斯有源低通滤波器实现。巴特沃斯滤波器具有通频带内频率响应曲线平坦，阻频带内逐渐下降为零，因此滤波特性好，获得较为普遍的应用。利用巴特沃斯函数，通过选择合适的阶数，可以在一定精度范围内近似实现理想低通滤波器特性。函数的阶数越高，转移特性越逼近理想滤波器，但是所需的元件数量也就越多，电路也就越复杂，对于一般的工程需要采用二阶电路即可满足要求，而对滤波性能要求更高的场合，可选择三阶低通滤波电路。 2二阶有源RC 低通滤波器 一种二阶有源RC 电路如图1所示[2]，该电路称为Sallen- Key 低通电路，属于有源滤波器。有源滤波电路不仅能够补偿 无源网络中的能量损耗，提高信号的输出功率；同时，运算放大器有高输入阻抗和低输出阻抗的特点，在实现多级相连时相互之间的影响很小，负载效应也明显下降，尤为适用于低频应用场合。 根据节点电压方程可得电路的电压转移函数为： H sk （s ）=V o （s ）V i （s ）= A f ω2 n s 2+ωn Q s +ω2 n 飞机交流电源测频电路低通滤波器的设计与仿真 党媚 （西安航空职业技术学院陕西西安710089） 摘要：针对型号研制过程中出现的交流电源频率测量出现跳变的问题，进行了故障定位和原因分析，并提出了解决方案。设计了适用于飞机交流电源系统频率测量电路的低通滤波器，对其特性进行了计算分析，并基于SIMULINK 建立了滤波器的模型，进行了仿真验证，结果表明设计的滤波器是有效的。关键词：交流电源；低通滤波器；频率测量；仿真中图分类号：TN713 文献标识码：A 文章编号：1674－6236（2015）02-0102-03 Design and simulation on low pass filter for frequency measurement circuit of aircraft AC power system DANG Mei （Xi ’an Aeronautical Polytechnic Institute ，Xi ’an 710089，China ） Abstract:This paper conducted fault location and causal analysis ，and provided the solution for this problem of Ac power frequency measurement jump In the process of model development .A low pass filter apply to Aircraft Ac power system frequency measurement circuit are Designed ，and it's characteristics are also be analyzed and calculated.The filter model is set up based on Simulink for simulation ，the result shows that the method of filter design is effective.Key words:Ac power ；a low pass filter ；frequency measurement ；simulation －102－

EMI电源滤波器基本知识介绍

EMI电源滤波器基本知识介绍 电磁干扰(EMＩ)电源滤波器（以下简称滤波器)是由电感、电容组成的无源器件。实际上它起两个低通滤波器的作用，一个衰减共模干扰另一个衰减差模干扰。它能在阻带（通常大于10KHz)范围内衰减射频能量而让工频无衰减或很少衰减地通过。EMＩ电源滤波器是电子设备设计工程师控制传导干扰和辐射电磁干扰的首选工具 （一）EＭＩ电源滤波器部分技术参数简介?插入损耗?滤波器的插入损耗是不加滤波器时从噪声源传递到负载的噪声电压与接入滤波器时负载上的噪声电压之比。插入损耗衡量ＥMI电源滤波器电 性能的重要参数,用下式表示：Eo IL＝２０ｌoｇ--－?E 式中：Eo-----－不加滤波器时，负载上的干扰噪声电平。? E --－---接入滤波器后，同一负载上的干扰噪声电平。 干扰方式有共模干扰和差模干扰两种,其定义为： 共模干扰:叠加于火线（P）、零线（N）和地线（E)之间的干扰电压。?差模干扰：叠加于火线(Ｐ）和零线（N）之间的干扰电压。?因此插入损耗又分为共模插入损耗和差模插入损耗，插入损耗的测试原理图如下： ?泄漏电流：滤波器的泄漏电流是指在250ＶＡC的电压下,火线和零线与外壳间流过的电流。它主要取决于滤波器中的共模电容。从插入损?耗考虑，共模电容越大,电性能越好，此时,漏电流也越大。但从安全方面考虑,泄漏电流又不能过大,否则不符合安全标准要求。尤其是一些 医疗保健设备,要求泄漏电流尽可能小。因此，要根据具体设备要求来确定共模电容的容量。泄漏电流测试电路如下所示 ?耐压测试?为确保(交流）电源滤波器的质量,出厂前全部进行耐压测试。测试标准为:?火线与地线（或零线与地线）之间施加频率为50Hz的1500ＶAC高压，时间一分钟,不发生放电现象和咝咝声。?火线与零线之间施加１45０V直流高压，时间一分钟,不发生放电现象和咝咝声 (二) ＥMI电源滤波器的选用 根据设备的额定工作电压、额定工作电流和工作频率来确定滤波器的类型。滤波器的额定工作电流不要取的过小，否则会损坏滤波器或降低滤波器的寿命。但额定工作电流也不要取的过大，这是因为电流大会增大滤波器的体积或降低滤波器的电性能,为了既不降低滤波器的电性能,又能保证滤波器安全工作，一般按设备额定电流的１.2倍来确定滤波器的额定工作电流。?根据设备现场干扰源情况,来确定干扰噪声类型，是共模干扰还是差模干扰,这样才能有针对性的选用滤波器。如不能确定干扰类型，可通过实际试探来确定滤波器型号,这种方法往往是一种既实际又有效的方法。 根据设备最大泄漏电流的允许值来选择滤波器，尤其对一些医疗保健设备更是如此?（三) EＭＩ电源滤波器使用的注意事项?·电源滤波器的安装位置要靠近电源入口处，尽量缩短引线长度。?·确保滤波器外壳与机箱外壳良好接触,外壳接保护地。?·滤波器耐压测试标准是(线-地）1500VＡＣ，(线-线)1450ＶＤC，时间一分钟。由于这种测试对内部器件带有一定损伤，用户测试次数不能过多，时间不能过长。否则会降低滤波器的寿命,甚至损坏滤波器。

开关电源EMI滤波器原理与设计研究

开关电源EMI滤波器原理与设计研究

开关电源EMI滤波器原理与设计研究 魏应冬，吴燮华 (浙江大学电气工程学院，浙江杭州 310027） 摘要：在开关电源中，EMI滤波器对共模和差模传导噪声的抑制起着显著的作用。在研究滤波器原理的基础上，探讨了一种对共模、差模信号进行独立分析，分别建模的方法，最后基于此提出了一种EMI滤波器的设计程序。 关键词：开关电源；EMI滤波器；共模；差模 0 引言 高频开关电源由于其在体积、重量、功率密度、效率等方面的诸多优点，已经被广泛地应用于工业、国防、家电产品等各个领域。在开关电源应用于交流电网的场合，整流电路往往导致输入电流的断续，这除了大大降低输入功率因数外，还增加了大量高次谐波。同时，开关电源中功率开关管的高速开关动作（从几十kHz到数MHz），形成了EMI（electromagnetic interference）骚扰源。从已发表的开关电源论文可知，在开关电源中主要存在的干扰形式是传导干扰和近场辐射干扰，传导干扰还会注入电网，干扰接入电网的其他设备。 减少传导干扰的方法有很多，诸如合理铺设地线，采取星型铺地，避免环形地线，尽可能减少公共阻抗；设计合理的缓冲电路；减少电路杂散电容等。除此之外，可以利用EMI滤波器衰减电网与开关电源对彼此的噪声干扰。 EMI骚扰通常难以精确描述，滤波器的设计通常是通过反复迭代，计算制作以求逐步逼近设计要求。本文从EMI滤波原理入手，分别通过对其共模和差模噪声模型的分析，给出实际工作中设计滤波器的方法，并分步骤给出设计实例。 1 EMI滤波器设计原理 在开关电源中，主要的EMI骚扰源是功率半导体器件开关动作产生的d v/d t和d i/d t，因而电磁发射EME(Electromagnetic Emission)通常是宽带的噪声信号，其频率范围从开关工作频率到几MHz。所以，传导型电磁环境（EME）的测量，正如很多国际和国家标准所规定，频率范围在0.15～30MHz。设计EMI滤波器，就是要对开关频率及其高次谐波的噪声给予足够的衰减。基于上述标准，通常情况下只要考虑将频率高于150kHz的EME衰减至合理范围内即可。 在数字信号处理领域普遍认同的低通滤波器概念同样适用于电力电子装置中。简言之，EMI滤波器设计可以理解为要满足以下要求： 1）规定要求的阻带频率和阻带衰减；（满足某一特定频率f stop有需要H stop的衰减）； 2）对电网频率低衰减（满足规定的通带频率和通带低衰减）； 3）低成本。

交叉耦合带通滤波器

大学 课程设计任务书 序进行装订上交（大张图纸不必装订） 2.可根据实际内容需要续表，但应保持原格式不变。 指导教师签名：日期：

前言 (1) 一、背景知识 (2) 1、滤波器的发展 (2) 2、微波滤波器的应用 (2) 3、交叉耦合滤波器提出与发展 (3) 二、交叉耦合带通滤波器设计原理 (4) 1、交叉耦合滤波器的设计思路 (4) 2、新型耦合开环结构 (5) 3、交叉耦合滤波器的设计 (6) 三、仿真步骤 (9) 1、建立新工程 (9) 2、设置求解类型 (9) 3. 设置模型单位 (10) 4、建立滤波器模型 (10) 5、创建端口 (19) 6、创建Air (20) 7、设置边界条件 (20) 8、为该问题设置求解频率及扫频范围 (22) 9、优化仿真 (23) 10、保存工程 (24) 11、后处理操作 (25) 四、设计总结 (25) 参考文献 (27)

前言 微波滤波器是微波系统中重要元件之一，它用来分离或者组合各种不同频率信号的重要元件。在微波中继通信、卫信通信、雷达技术、电子对抗及微波测量中，具有广泛的应用。? 众所周知，滤波器的设计在低频电路中是用集总参数元件（电感L和电容C）构成的谐振回路来实现。但当频率高达300Mhz以上时，低频下的集总参数的LC谐振回路已不再适用了。这一方面由于当回路的线性尺寸和电磁波的波长可以比拟时，辐射相当显着，谐振回路的品质因数大大下降，因而必须采用分布参数的微波滤波器。?任何一个微波系统都是由各种各样的微波器件、有源电路和传输线等组成的。微波元件种类很多。按传输线类型可分为波导式、同轴式和微带式等；按功能可分为连接元件、终端元件、匹配元件、衰减元件、相移元件、分路元件、波型变换元件、滤波元件等；按变换性质可分为互易元件、非互易元件和非线性元件等。 本文正是根据微波滤波器的特性设计一种微带交叉耦合带通滤波器，要求其小型化、频段规则性高、边缘陡峭，可用于小型化天线系统。 摘要： 交叉耦合滤波器具有高选择性、低插入损耗、宽阻带、高的带外截止特性等，已被广泛应用于现代微波通信系统中，本文拟采用高品质谐振腔交叉耦合的形式实现该带通滤波器，结构简单紧凑，通带陡度较高，适合小型化设计，性能较高的天线或雷达双工器等电路使用。 关键词： 交叉耦合滤波器、微带线、设计、HFSS 一、背景知识 1、滤波器的发展 凡是有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器。在近代电信设备和各

基础滤波器知识培训

基础滤波器知识 一,滤波器基本概念 1,滤波器是什么? 滤波器(filter)是频率选择器件,用于在通信系统中对通信链路中的信号频率进行选择和控制 2,什么是带通滤波器(bandpass filter)? 带通滤波器是指只允许指定的一段有效频率分量通过,而将高于以及低于此段频率分量进行有效抑制的器件。此外，常见的滤波器形式还有低通，高通，低阻，高阻，带租。 3,什么是双工器（diplexer, duplexer）? 能同时对接收和发射提供通道，并对接收和发射的频率分量进行控制的滤波器，称为双工器。 4,无线通信用滤波器作用是什么? 我们的产品在通信系统中起何作用？用在何处？ 我们的微波射频产品在移动通信系统中叫射频前端。框图如下： 我们公司的产品主要用于提供无线通信收发信道，同时通过收/发两个带通滤波器对信号的选择和控制，抑制掉对通信频带有干扰的频率分量，同时避免了对其他通信方式所在的频带的干扰，并且有效保持接收和发射频带的隔离，提高通信质量。

5,基站双工器上的低通滤波器作用是什么? 为了有效抑制寄生通带，我们通过增加低通滤波器对其进行抑制。 6，什么是塔放（塔顶放大器），有什么作用？ 塔顶放大器的原理就是通过在基站接收系统的前端，即紧靠接收天线下增加一个低噪声放大器（LNA- Low Noise Amplifier）来实现对基站接收性能的改善。 塔放带来的好处是多方面的。这主要是由于塔放从技术原理上是降低基站接收系统噪声系数，从而提高基站接收系统灵敏度，这样它起到的作用是对基站接收性能的改善。 7，什么是dB, dBm, dBc? 1、dBm dBm是一个考征功率绝对值的值，计算公式为：10lgP（功率值/1mw）。 [例1] 如果发射功率P为1mw，折算为dBm后为0dBm。 [例2] 对于40W的功率，按dBm单位进行折算后的值应为： 10lg（40W/1mw）=10lg（40000）=10lg4+10lg10+10lg1000=46dBm。 2、dBi 和dBd dBi和dBd是考征增益的值（功率增益），两者都是一个相对值，但参考基准不

完整版电源滤波器基本知识

电源滤波器基本知识 一、术语定义 1. 额定电压 EMI滤波器用在指定电源频率的工作电压（中国：250V, 50Hz，欧洲：230V, 50Hz;美国：115V, 60Hz） 2. 额定电流 在额定电压和指定温度条件下（常为环境温度40C）, EMI滤波器所允许的最大连续工作电流（Imax）。在其他环境温度下的最大允许工作电流是环境温度的函数，可用如下公式得出：|op=ln皿刁r鬲 3. 试验电压 在EMI滤波器的指定端子之间和规定时间内施加的电压。试验电压分为两种，- 种是加载在电源（或负载）端子之间，称为线-线试验电压；另一种是加载在电源（或负载）任一端与接地端（或滤波器金属外壳）之间，称为线-地试验电压。 4. 泄漏电流 EMI滤波器加载额定电压后，断开滤波器的接地端与电源安全地线的条件下，测得接地端到电源（或负载）任一端间的电流，该值直接与接地电容的容量有关，可由如下公式得出： l LC=2x^x FxCxV 其中 F为工作频率， C为接地电容的容量， V为线-地电压 5. 插入损耗 是衡量滤波器效果的指标。指的是在一定条件下，EMI滤波器对干扰信号的衰减能力。它用滤波器插入前信号源直接传送给负载的功率和插入后传送给负载的功率的对数来描述。在50Q系统内测试时，可用下式来表示： IL=20Lg（E0/E1） 其中，IL-插入损耗（单位：dB） EO-负载直接接到信号源上的电压 E1-插入滤波器后负载上的电压 6. 气候等级 指EMI滤波器的工作环境等级，按IEC规定应按以下方式标注：XX/XXX/XX 前2位数字代表滤波器的最低工作温度

中间数字代表滤波器的最高工作温度 后2位数字代表质量认定时在规定稳态湿热条件下的试验天数 7. 绝缘电阻 绝缘电阻是指滤波器相线，中线对地之间的阻值。通常用专用绝缘电阻表测试。 8. 电磁干扰（EMI） 电磁干扰经常与无线电频率干扰（RFI ）交替使用。从技术上来说，EMI指的是能量形式（电磁），然而RFI指的是噪声频率的范围。滤波器用以消除EMI和RFI中的多余电磁能。 9. 频率范围 电磁能量的频率带宽常用赫兹（Hz,每秒循环次数），千赫（KHz,每秒循环千次数）表示。电源滤波器的典型频率范围在150kHz to 30MHz （超过30MHz即为辐射） 10. 阻抗失配 为了达到更好的滤波效果，要使滤波器与它的源阻抗和负载阻抗失配。如图所示。 11.工作频率 电源滤波器的工作频率标称值为50/60Hz（中国、欧洲等为50Hz;北美为60Hz）然而，电源滤波器在直流或400Hz的情况下工作，并不会损害其效力。 二、滤波器的作用

开关电源中常用EMI滤波器

摘要：开关电源中常用EMI滤波器抑制共模干扰和差模干扰。三端电容器在抑制开关电源高频干扰方面有良好性能。文中在开关电源一般性能EMI滤波器电路结构基础上，给出了使用三端电容器抑制高频噪声的滤波器结构。并使用PSpice软件对插入损耗进行仿真，给出了仿真结果。 1 开关电源特点及噪声产生原因 随着电子技术的高速发展，电子设备种类日益增多，而任何电子设备都离不开稳定可靠的电源，因此对电源的要求也越来越高。开关电源以其高效率、低发热量、稳定性好、体积小、重量轻、利于环境保护等优点，近年来取得快速发展，应用领域不断扩大。开关电源工作在高频开关状态，本身就会对供电设备产生干扰，危害其正常工作；而外部干扰同样会影响其正常工作。 开关电源干扰主要来源于工频电流的整流波形和开关操作波形。这些波形的电流泄漏到输入部位就成为传导噪声和辐射噪声，泄漏到输出部位就形成了波纹问题。考虑到电磁兼容性的有关要求，应采用EMI电源滤波器来抑制开关电源上的干扰。文中主要研究的是开关电源输入端的EMI滤波器。 2 EMI滤波器的结构 开关电源输入端采用的EMI滤波器是一种双向滤波器，是由电容和电感构成的低通滤波器，既能抑制从交流电源线上引入的外部电磁干扰，还可以避免本身设备向外部发出噪声干扰。开关电源的干扰分为差模干扰和共模干扰，在线路中的传导干扰信号，均可用差模和共模信号来表示。差模干扰是火线与零线之间产生的干扰，共模干扰是火线或零线与地线之间产生的干扰。抑制差模干扰信号和共模干扰信号普遍有效的方法就是在开关电源输入电路中加装电磁干扰滤波器。EMI滤波器的电路结构包括共模扼流圈(共模电感)L，差模电容Cx和共模电容Cy。共模扼流圈是在一个磁环(闭磁路)的上下两个半环上，分别绕制相同匝数但绕向相反的线圈。两个线圈的磁通方向一致，共模干扰出现时，总电感迅速增大产生很大的感抗，从而可以抑制共模干扰，而对差模干扰不起作用。为了更好地抑制共模噪声； 共模扼流圈应选用磁导率高，高频性能好的磁芯。共模扼流圈的电感值与额定电流有关。差模电容Cx通常选用金属膜电容，取值范围一般在0．1～1μF。Cy用于抑制较高频率的共模干扰信号，取值范围一般为2200～6800 pF。常选

EMI滤波器电路原理及设计

EMI滤波器电路原理及设计 引言 开关电源以其体积小、重量轻、效率高等优点被广泛应用于电力电子设备系统中，但是开关电源易受到电磁干扰，产生误动作，且本身的高频信号也会引起大量的噪声，会污染电网环境，干扰同一电网其他电子设备的正常工作。这样就对EMC提出了更高的要求指标。 分类： 开关电源中的电磁干扰（EMI）主要有传导干扰和辐射干扰。通过正确的屏蔽和接地系统设计可以得到有效的控制，对于传导干扰来说，加装EMI滤波器，是一种比较经济有效的措施，辐射干扰的抑制可以通过加装变压器屏蔽铜片。 EMI滤波器介绍 开关电源与交流电网相连，尽管开关电源是一个单端口网络，但具有相线（L），零线（N），地线（E）的开关电源实际上形成了两个AC端口，所以噪声源在实际分析中可以将其分解为共模和差模噪声源。火线（L）与零线（N）之间的干扰叫做差模干扰（属于对称性干扰），火线（L）与地线（E）之间的干扰叫做共模干扰（非对称性干扰）。在一般情况下，差模干扰幅度小、频率低、所造成的干扰较小；共模干扰幅度大、频率高，还可以通过导线产生辐射，所造成的干扰较大。 开关电源的EMI干扰源集中体现在功率开关管、整流二极管、高频变压器等，外部环境对开关电源的干扰主要来自电网的抖动、雷击、外界辐射等。 1.开关电源的EMI干扰源 开关电源的EMI干扰源集中体现在功率开关管、整流二极管、高频变压器等，外部环境对开关电源的干扰主要来自电网的抖动、雷击、外界辐射等。 （1）功率开关管 功率开关管工作在On-O ff快速循环转换的状态，dv/dt和di/dt都在急剧变换，因此，功率开关管既是电场耦合的主要干扰源，也是磁场耦合的主要干扰源。 （2）高频变压器 高频变压器的EMI来源集中体现在漏感对应的di/dt快速循环变换，因此高频变压器是磁场耦合的重要干扰源。 （3）整流二极管 整流二极管的EMI来源集中体现在反向恢复特性上，反向恢复电流的断续点会在电感（引线电感、杂散电感等）产生高 dv/dt，从而导致强电磁干扰。 （4）PCB 准确的说，PCB是上述干扰源的耦合通道，PCB的优劣，直接对应着对上述EMI源抑制的好坏。